專利名稱：活性炭高溫氯化脫灰工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及活性炭高溫氯化脫灰工藝。
活性炭是一種多孔的無(wú)定形碳，因其巨大的比表面積而具有優(yōu)良的吸附性，所以廣泛用于空氣和水的凈化，廢氣脫硫，食品脫色，溶劑回收，觸媒載體和防護(hù)材料等?；钚蕴堪雌湓匣|(zhì)不同分為三類植物殼基、木質(zhì)基和煤基。活性炭灼燒后的殘?jiān)Q為灰分(雜質(zhì))，因所用原料不同，灰分含量也不同?；曳謱?duì)活性炭的吸附性和催化性具有不良影響，故一般要求植物殼基和木質(zhì)基活性炭的灰分小于3-4％，煤基活性炭灰分小于5-8％。目前有三種降低活性炭灰分含量的方法一是用酸洗脫灰，但是酸洗的脫灰率比較低(50-60％)，而且活性炭損失量大；二是加壓酸堿洗工藝，但該工藝過(guò)程復(fù)雜，成本高；第三種方法是降低原料的灰分，如用精選的方法降低原料煤的灰分，這種工藝也大大增加了成本。
本發(fā)明的目的正是為了克服上述脫灰技術(shù)的缺點(diǎn)，而提供一種新的活性炭深度脫灰工藝，該工藝是在高溫密閉條件下，在反應(yīng)爐中通過(guò)氯化劑和催化劑的作用以滲透或流態(tài)化方式與炭中的礦物成分反應(yīng)，使之生成氣態(tài)氯化物后排出爐外作為副產(chǎn)品回收，從而達(dá)到活性炭脫灰之目的。
本發(fā)明的目的是通過(guò)下列技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
活性炭高溫氯化脫灰工藝是用化學(xué)方法在高溫條件下將活性炭或炭中的金屬或非金屬雜質(zhì)除去，得到低灰或超低灰的活性炭，包括加入催化劑的配料過(guò)程，廢氣凈化處理，同時(shí)將得到的金屬和非金屬氯化物作為副產(chǎn)品回收。其特征在于在還原氣氛下將物料在密封料倉(cāng)內(nèi)儲(chǔ)存，在反應(yīng)爐內(nèi)通入或加入氯化劑與含有或不含有催化劑的高灰分活性炭顆粒層、按滲透或流態(tài)化方式進(jìn)行高溫氯化反應(yīng)，獲得低灰分或超低灰分活性炭，同時(shí)在完成廢氣凈化的過(guò)程中，根據(jù)雜質(zhì)的氯化物的冷凝溫度不同，將其雜質(zhì)呈氯化物形式作為副產(chǎn)品回收。
其中氯化反應(yīng)所用的氯化劑有Cl2,HCl(g),NH4Cl,ZnCl2,NaCl。
氯化反應(yīng)所用的催化劑有Na2CO3,K2CO3,NaHCO3,NaOH,KOH,或?qū)⑸鲜龃呋瘎┌幢壤旌?，按物料重量?-10％與物料混合均勻后成型；封閉料倉(cāng)為還原氣氛，防止空氣進(jìn)入氯化反應(yīng)爐；高溫氯化采用天然氣或煤氣對(duì)反應(yīng)爐進(jìn)行間接加熱；高溫氯化溫度為900-1100℃，氯化反應(yīng)時(shí)間為0.5-3小時(shí)。
氯化反應(yīng)按滲透方式進(jìn)行時(shí)，氯氣可由料層上部或下部通入，廢氣則由相反端排出；如采用流態(tài)化方式進(jìn)行；氯氣由料層下方鼓入，廢氣亦由相反端排出。
氯化物副產(chǎn)品主要為FeCl3,AlCl3,SiCl4等，由分段冷凝廢氣得到，分段冷凝溫度分別為350-200℃,178-150℃和60-55℃，剩余氯氣用石灰水或堿水進(jìn)行凈化處理。
氯化反應(yīng)以滲透方式進(jìn)行宜采用管形反應(yīng)爐、即采用天然氣或煤氣間接加熱；氯化反應(yīng)以流態(tài)化方式進(jìn)行時(shí)，可以選用其它結(jié)構(gòu)爐型。
采用上述技術(shù)方案，可使本發(fā)明與已有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)及效果(a)活性炭脫灰率高，一般大于85％，損失少；(b)反應(yīng)在密封系統(tǒng)中進(jìn)行，污染少，干法操作、簡(jiǎn)單方便，可連續(xù)作業(yè)，也可間歇作業(yè)；(c)雜質(zhì)可呈氯化物回收，實(shí)現(xiàn)綜合利用。
實(shí)施例1試驗(yàn)采用灰分8.42％，揮發(fā)分為5.53％，固定碳72.90％的煤，粉碎后與其重量5％的催化劑混合均勻成型。催化劑按Na2CO3∶NaOH=1∶1組成。成型煤經(jīng)過(guò)炭化(溫度600℃)，炭化后產(chǎn)物(灰分為8.21％)進(jìn)行活化，活化溫度920℃，活化時(shí)間180min，燒失率為60 70％?；罨蟮漠a(chǎn)物為灰分21.69％的活性炭。該產(chǎn)物經(jīng)高溫氯化脫灰后(1100℃，氯化反應(yīng)時(shí)間1小時(shí))，得到灰分為2.17％的活性炭，碘值為986mg/g，脫灰率為89.9％。實(shí)施例2試驗(yàn)采用市購(gòu)灰分7.96％的活性炭，未加催化劑在溫度1100℃下通氯氣反應(yīng)1小時(shí)，得到灰分為2.16％的活性炭，碘值為992mg/g，脫灰率為72.9％。實(shí)施例3試驗(yàn)采用市購(gòu)灰分為11.69％的活性炭，加入復(fù)合催化劑Na2CO3∶NaOH=1∶1，在1100℃下通氯氣1小時(shí)，得到灰分為1.71％的活性炭，碘值為982mg/g，脫灰率為85.4％。
權(quán)利要求
1．活性炭高溫氯化脫灰工藝，包括粉碎的物料與催化劑均勻混合和成型，經(jīng)過(guò)炭化和活化，在反應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行高溫氯化反應(yīng)，除去雜質(zhì)后得到低灰或超低灰分活性炭，廢氣經(jīng)過(guò)逐段冷卻凈化處理。其特征在于在密封的反應(yīng)爐系統(tǒng)中通入氯氣與物料顆粒層按滲透或流態(tài)化方式并籍助催化劑的作用進(jìn)行高溫氯化反應(yīng)，得到低灰或超低灰分的活性炭，同時(shí)根據(jù)雜質(zhì)氯化物冷凝溫度不同，使其雜質(zhì)呈氧化物形式作為副產(chǎn)品回收。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫灰工藝，其特征在于氯化劑為Cl2,HCl(g),NH4Cl,ZnCl2,NaCl。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫灰工藝，其特征在于催化劑為Na2CO3,K2CO3,NaHCO3,NaOH,KOH,單獨(dú)使用或?qū)⑸鲜龃呋瘎┌幢壤浜鲜褂?，其用量?-10％。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫灰工藝，其特征在于高溫氯化溫度為900-1100℃。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫灰工藝，其特征在于采用滲透方式時(shí)，在管式爐中，氯氣的進(jìn)氣和排氣方向可以根據(jù)要求互換。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫灰工藝，其特征在于流態(tài)化方式氯化可以采用其它型式的反應(yīng)爐。
7．根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫灰工藝，其特征在于雜質(zhì)氯化物副產(chǎn)品主要為FeCl3,AlCl3SiCl4，它們的冷凝回收溫度分別為350-200℃,178-150℃,60-55℃，剩余氯氣用石灰水或堿水吸收。
全文摘要
本發(fā)明涉及活性炭高溫氯化脫灰工藝。灰分對(duì)活性炭的吸附性和催化性有不良影響,一般要求灰分越低越好。本發(fā)明在于克服煤基活性炭的脫灰工藝的脫灰率低,工藝過(guò)程復(fù)雜,成本高的缺點(diǎn)。.其主要技術(shù)特征在于在密封的反應(yīng)爐內(nèi),在高溫還原氣氛下,通過(guò)氯化劑和催化劑的作用,以滲透或流態(tài)化方式,使活性炭中的礦物質(zhì)與氯化劑發(fā)生反應(yīng),生成氣態(tài)氯化物排出爐外作為副產(chǎn)品回收,以達(dá)到活性炭脫灰的目的。本發(fā)明也可用于木質(zhì)基和果殼基活性炭的脫灰,灰分可降至1—5%,脫灰率可達(dá)85%以上。
文檔編號(hào)C01B31/00GK1220237SQ9812446
公開日1999年6月23日 申請(qǐng)日期1998年11月9日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月9日
發(fā)明者郭夢(mèng)熊, 楊霞, 李國(guó)華 申請(qǐng)人:郭夢(mèng)熊, 楊霞, 李國(guó)華